精品课件大学普通物理课件第十三章电磁感应和暂态过程.pptVIP

* 第十三章 电磁感应(和暂态过程) §13-1 电磁感应定律 §13-2 动生电动势 §13-3 感生电动势 有旋电场 §13-4 涡电流 §13-5 自感和互感 §13-7 磁场能量 §13-6 暂态过程(略) §13-1电磁感应定律 一、实验 实验一： N S 实验二： 上两实验都有相对运动.是不是无相对运动 就不会有电流? 电流变化也能引起磁通变化 二、法拉第电磁感应定律 国际单位制中 K=1 结论：不论由于什么原因，当一个闭合电路的磁通发生变化时，电路中都出现感应电流。 磁通发生变化产生的电动势叫感应电动势 三、楞次定律 在闭合回路中，感应电流的磁通总是力图阻碍引起感应电流的磁通变化。 阻碍即指：当原磁通增加，感应电流的 磁通将与原磁通方向相反。 当原磁通减少，感应电流的磁通将与原磁通方向一致。 楞次定律实际是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。 以第一实验为例 S N S N N S 四、考虑愣次定律后法拉第定律的表达式 证明 所决定 的感应电动势方向与楞次定 律所确定的方向一致。 磁通减少 磁通増加 可见：· · · · · · 回路是由串联的N匝线圈构成，则法拉第定律变成 ?冲击电流计测量磁通变化量(磁通计)的原理： t1—t2穿过回路截面的电量： q与?的变化快慢无关，测q? ?1 - ?2. §13-2 动生电动势 一. 动生电动势产生的原因 方向: b?a 任意时刻 产生动生电动势的原因,是洛仑兹力 建立的静电场使电子受到电场力 当 时，就达到了平衡状态。 a端电势高，b端电势低。ab相当一个电源。 洛仑兹力正是电源中的非静电力， 此非静电场的强度为 二. 动生电动势的计算方法 ▲方法一 由电动势的定义 有 (式中的 都是 处的 。对不均匀 磁场、或导线上各个部分速度不同的情况， 原则上都能求)。 在上例中 又与 方向相反， 所以有 （方向: b?a） ▲方法二 由法拉第电磁感应定律 （考虑 ? 时，有时须设计一个闭合回路） 例13-3 长为 L 的导线绕o点 以角速度?在均匀磁场 中转动， 与转动 平面垂直。 求动生电动势。 o 【解】方法一．由电动势的定义： 电动势的方向由o?a． a端带正电荷、电势高． 方法二．由法拉第电磁感应定律： 负号表示动生电动势方向是o?a． 两种方法的结果相同。 任意时刻 例：[13-4] 计算图中金属AB棒的电动势。 解：用第一种方法求 X L d A B 方法二： X d A B 三．洛仑兹力究竟做不做功？ 1、产生动生电动势的非静电力是洛仑兹力，洛仑兹力的功不为零 2、安培力是洛仑兹力的宏观表现,安培力的功不为零, 因此洛仑兹力的功不为零. 矛盾？ 电子的实际运动速度是 电子受的洛仑兹力是 所以仍不做功。 四、在磁场中转动的线圈内的感应电动势 矩形钢性线圈，匝数为N，面积为S，线圈在均匀磁场中转动。 + + + + + + . + 任意位置时的磁通 t 时刻有 t §13-3 感生电动势 有旋电场 一. 感生电动势产生的原因 1861年，麦克斯韦大胆假设 “变化的磁场会产生感生电场” 。 感生电场是一种非静电场。正是这种非静电场产生了感生电动势。 二、感生电场与变化磁场的定量关系 电动势的普遍定义： 产生感生电动势的非静电力，正是感生电场对电荷的作用力 即感应电场的环流等于感生电动势。 按照法拉第电磁感应定律 所以有 （ 的正方向与L成右手螺旋关系） 现在 四、感生电场与静电场的比较 三、感生电场的性质 1、起源 2、力线 3、电位概念 五、 感生电动势的计算 方法一： 方法二： （有时需设计一个闭合回路） 例13-6 已知:半径为R的长直螺线管内的 求:管内外的 ， 【解】由于磁场有轴对 称性，所以 又有轴对称性。 管内：取场点P; L上各点 大小相同， 方向与半径垂直。 ： 即 沿L的切线方向。 假设 与L同向，有 所以 （大小？方向？） ?管外:同理可得 （大小？方向？） 的曲线如图所示： 0 R r §13-4 涡电流 大块导体在磁场中运动或处在变化的磁场中，导体内部出现的感应电流称涡流 如： + + + + B v F 热效应：电磁冶炼，电磁淬火； 机械效应：电磁阻尼； 应用： § 13-5 自感和互感 一个线圈的电流发生变 化时，通过线圈自身的 磁通也会发生变化，线 圈内会产生感应电动势 这种由自身电流变化引起的电磁感应现象叫自感现象 据毕沙拉定律 B∝ i L-----线圈的自感系数，简称自感。 一、自感 *